邢其毅版基础有机化学第二版PPT课件羧酸衍生物.ppt

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1、第十三章 羧酸衍生物,exit,第一节 羧酸衍生物的命名、物性和光谱性质第二节 羧酸衍生物的结构和反应性能第三节 羧酸及其衍生物的制备第四节 羧酸衍生物的其它反应第五节 与酯缩合、酯的烷基化、酰基化相类 似的反应第六节 -二羰基化合物的特性及应用,本章提纲,第一节 羧酸衍生物的命名、物性和光谱性质,1 酰卤的命名:在命名时可作为酰基的卤化物，在酰基后加卤素的名称即可。,普通命名法： -溴丁酰溴 对氯甲酰苯甲酸IUPAC 命名法： 2-溴丁酰溴 4-氯甲酰苯甲酸,常用英文命名,一 羧酸衍生物的命名,2 酸酐的命名单酐：在羧酸的名称后加酐字；混酐：将简单的酸放前面，复杂的酸放后面再加酐字；环酐：在

2、二元酸的名称后加酐字。,普通命名法： 醋酸酐 乙丙酸酐 丁二酸酐IUPAC 命名法： 乙酸酐 乙丙酸酐 丁二酸酐,常用英文命名,3 酯的命名酯可看作将羧酸的羧基氢原子被烃基取代的产物。命名时把羧酸名称放在前面，烃基的名称放在后面，再加一个酯字。内酯命名时，用内酯二字代替酸字并标明羟基的位置。,普通命名法： 醋酸苯甲酯 -甲基-丁内酯IUPAC 命名法： 乙酸苯甲酯 2-甲基-4-丁内酯,常用英文命名,4 酰胺的命名命名时把羧酸名称放在前面将相应的酸字改为酰胺即可；,普通命名法： 异丁酰胺 N,N-二甲基戊酰胺IUPAC 命名法： 2-甲基丙酰胺 N,N-二甲基戊酰胺,常用英文命名,N,N-,5

3、 腈的命名腈命名时要把CN中的碳原子计算在内，并从此碳原子开始编号；氰基作为取代基时，氰基碳原子不计在内。,常用英文命名,普通命名法： -甲基戊腈 -氰基丁酸 己二腈IUPAC 命名法： 3-甲基戊腈 2-氰基丁酸 己二腈,二 羧酸衍生物的物性,低级的酰氯和酸酐是有刺鼻气味的液体，高级的为固体；低级的酯具有芳香的气味，可作为香料；十四碳酸以下的甲酯和乙酯均为液体；酰胺除甲酰胺外，由于分子内形成氢键，均是固体；而当酰胺的氮上有取代基时为液体；羧酸衍生物可溶于有机溶剂；酰氯和酸酐不溶于水，低级的遇水分解；酯在水中溶解度很小；低级酰胺可溶于水。,三 羧酸衍生物的光谱性质,见核磁共振和红外光谱一章,第

4、二节 羧酸衍生物的结构和反应性能,氧的碱性,-H的活性,羰基的活性,离去基团,-H的活性减小（ -H的 pka 值增大）,羰基的活性减小（取决于综合电子效应）,W的离去能力减小（离去基团的稳定性减小）,一 羧酸衍生物的羰基的亲核加成-消除机制 二 羧酸及衍生物的转换关系概貌 三 酰卤的制备 四 酸酐的制备 五 羧酸的制备 六 酯的制备 七 酰胺的酸碱性及制备 八 腈的制备,第三节 羧酸及其衍生物的制备及互相转换,该取代反应需要在碱或酸的催化作用下进行。,碱性催化的反应机制为：,取代反应,一 羧酸衍生物的羰基的亲核加成-消除反应,催化剂,酸催化的反应机制为：,这是一个可逆反应，要使反应向右方进行

5、，其条件是：（1）羰基的活性（2）离去基团的活性 W - Nu -（3）改变影响平衡移 动的其它因素。,二 羧酸及其衍生物的转换关系概貌,腈,芳烃,氧化,酸酐,羧酸,酰卤,酸酐,酯,酯,酰胺,H2O,羧酸,RX,NaCN,+,RMgX,+,CO2,三 酰卤的制备,实 例,说明：（i） 反应原料是羧酸，反应试剂是SOCl2、PCl3、PCl5。（ii） 反应需在无水条件下进行。（iii） 产物酰卤通常都通过蒸馏方法提纯，所以试剂、 副产物与产物的沸点要有较大的差别。（iv） 反应机制与醇的卤代类似。,SOCl2 (bp 77oC),PCl3 (bp 74.2oC),(160oC升华),PCl5,

6、+ SO2 + HCl,+ H3PO3,+ POCl3,(bp 197oC),(bp 80oC),(bp 196oC),(bp 107oC),(200oC分解),亲核取代,各类卤化反应的归纳总结,卤化反应的类别,卤化试剂,反应条件及催化剂,反应机理,烷烃的卤化,X2,光照,自由基取代,芳烃的卤化,X2,路易斯酸 FeX3,亲电取代（加成消除）,烯丙位苯甲位的卤代,NBS *1,或X2+光照,自由基取代,醇的卤化,SOCl2 PCl5 PCl3 PBr3 HX (HIHBrHCl),X-,醛、酮、酸的-H卤化,X2,PX3,烯醇化 加成,羧酸羟基的卤化,卤代烃中卤素的交换,*3 醇能用HX取代，

7、羧酸不行,SOCl2 PCl5 PCl3 *2,亲核取代,汉斯狄克法 、克利斯脱法、珀脱法 、柯齐反应,烯烃、炔烃的加成,X2， HX， HOX,亲电加成,自由基反应,羧酸的脱羧卤化,四 酸酐的制备,1. 混合酸酐法（酰卤和羧酸盐的反应）,2. 羧酸的脱水（甲酸除外）-制备单纯的羧酸,4. 乙酸酐的特殊制法,700-800oC,700-740oC,AlPO4,乙烯酮,互变异构,3. 芳烃的氧化,V2O5,400oC,+ 3 O2（空气）,五 羧酸的制备,1. 氧化法（参见羧酸一章）2. 金属有机化合物与二氧化碳的反应（参见羧酸一章）3. 羧酸衍生物的水解反应,HCl,NH3,NH3,室温,加热

8、,长时间回流,请同学考虑：反应是否需要催化剂？需要什么催化剂？为什么？,（1） 水解反应的一般情况,3. 羧酸衍生物的水解反应,*1.,HNO2,-H+,CH3COOH,H2SO4，H2O,35oC,亚硝酸在酰胺制酸中的作用,（2） 酯的水解反应,*1. 碱性水解（又称皂化反应）,同位素跟踪结果表明：碱性水解时，发生酰氧键断裂。,四面体中间体是负离子,反应机理,慢,快,碱性水解的讨论,1. 碱性水解速率与 -OH成正比。 2. 羰基活性越大，-C空阻越小，酯基空阻越小， 反应速率越快。,CH3COOCMe3 Me3CCOOEt CH3COOEt ClCH2COOEtV相对 0.002 0.01

9、 1 296,3. 形成的四面体中间体能量越低，反应速度越快。（能分散负电荷的取代基对反应是有利的） 4. 酯的碱性水解是不可逆的。 5. 碱的用量要超过催化量。,*2. 酸性水解,同位素跟踪结果表明：酸性水解时，也发生酰氧键断裂。,反应机理,四面体中间体是正离子,1. 酸在反应中的作用有二： 活化羧基 使OH、OR形成 盐而更易离去。,2 在酯 （RCOOR）中，R有吸电子基团虽能活化 羧羰基，但会使关键中间体正离子能量升高，R 为给电子基团亦有两种相反的作用，故表现不出 明显的影响。,酸性水解的讨论,3. 酯的酸性水解和酯化反应互为逆反应，平衡的 移动取决于反应的条件。体系中有大量水存在，

10、 发生酯的水解。若有大量醇存在，并采取去水 措施，则有利于酯化反应。,4. 在RCOOR1中， R对速率的影响是： 一级 二级 三级 R1对速率的影响是： 三级 一级 二级,CH3COOR1在盐酸中，于25OC时水解的相对速率v的实验数据如下： R1： CH3 C2H5 CH(CH3)2 C(CH3)3 v： 1 0.97 0.53 1.15(机理不同),*3 酯的酸性水解和碱性水解的异同点,不 同 点 1 催化剂用量不同。碱大于1 mol，酸只需要催化量。 2 碱催化反应是不可逆的，酸催化反应是可逆的。 3 吸电子取代剂对碱性催化有利。对酸性催化没有明显的影响。 4 碱性催化：1oROH 2

11、oROH 3oROH 酸性催化：3oROH 1oROH 2oROH,相同点 1 都是经过加成消除机理进行的，增大空阻，对反应不利。2 都发生酰氧键断裂,3oROH的水解只能用新的机理来解释。,*4 3o醇酯的酸性水解历程,通过同位素跟踪可以证明上述反应机制,反应式,反 应 机 理,关键中间体,A 制备羧酸和醇B 测定酯的结构,*5 酯水解的应用,六 酯的制备,1. 酯化反应2. 羧酸盐+卤代烷3. 羧酸+重氮甲烷,参见羧酸一章,4. 羧酸对烯、炔的加成： （1） 酸催化 （2） 亲电加成反应机制 （3） 可以制备各种醇的酯5. 羧酸衍生物的醇解反应,eg3., -丁内酯（主要产物）,-丙内酯（

12、次要产物）,eg2.,CH3COOH + HCCH,CH3COOCH=CH2,H+, HgSO4,75-80oC,（醋酸乙烯酯，维尼纶的单体）,eg1.,CH2(COOH)2 + 2(CH3)2C=CH2,CH2(COOCMe3)2,浓H2SO4,室温,58 % -60%,4. 羧酸对烯、炔的加成,5. 羧酸衍生物的醇解反应,酯交换,酸催化为主,酸催化,肖特-鲍曼条件,吡啶、三乙胺、N , N-二甲苯胺等弱有机碱反应条件称为肖特-鲍曼条件,催化剂,催化剂,催化剂,催化剂,催化剂,*酯交换的讨论： （1）酯交换用酸（HCl, H2SO4, 对甲苯磺酸）和碱 （RONa）等催化均可。 （2）3oR

13、OH的酯交换比较困难（因空阻太大）。 （3）常应用于一个低沸点醇的酯转化为高沸点醇的 酯，反应过程中将低沸点醇不断蒸出，可移动 平 衡。,*RCN醇解的反应机制,H+,亚胺酯的盐，无水条件下能得到。,反 应 实 例,实例一：,CHCH + CH3COOH,H+,CH3COOCH=CH2,聚合,CH3OH,CH3O-,CH2O,维尼纶,实例三：,实例二：,将乙醇不断蒸出。,+ CH3CH2CH2OH,CH3CH2CH2O-,CH3CH(OH)CH2CH2COOCH2CH2CH3,实例五：,ClCH2COONa,ClCH2COOH,NCCH2COONa,C2H5OOCCH2COOC2H5,Na2C

14、O3,H2O低温,NaCN,C2H5OH,H2SO4,ClCH2COOH,H2SO4,C2H5OH,ClCH2COOC2H5,NaCN,NCCH2COOC2H5,丙二酸二乙酯,氰乙酸乙酯,实例四:,实例六：,CH3O-,七 酰胺的酸碱性和制备,1. 酰胺的酸碱性,CH3CH3 CH2=CH2 NH3 CHCH C2H5OH H2OpKa 50 40 34-35 25 16 15.7,pka 10 9.62 8.3,15.1,中性,弱酸性,碱性,Br2,KOH,+ H2O,HBr +,丁二酰亚胺,N-溴代丁二酰亚胺,丁二酰亚胺的钾盐,酸碱反应,取代反应,(1) 羧酸铵盐的失水(2) 腈的水解,羧

15、酸,NH3,铵盐,酰胺,100o200oC -H2O,H2O 40o50oC,-H2O,腈,H2O,2. 酰胺的制备,利用OOH具有强亲核性,eg 3.,CH3COOH + NH3,CH3COO-NH4+,+ H2O,35% HCl,40o50oC,eg 1.,eg 2.,+ H2O2,6N NaOH, C2H5OH,40o50oC, 4小时,+ O2,100oC,3. 羧酸衍生物的氨（胺）解（碱催化）,(1) 反应只能碱催化，不能酸催化。(2) 不溶于水的酰卤可用NaOH水溶液催化，溶于水 的酰卤须用有机碱催化。(3) 3o胺不能发生酰基化反应。,(4) 酰胺交换注意平衡移动,请写出酸酐氨解

16、的反应机理。,(5) 酸酐氨解的应用,八 腈的制备,1 用卤代烃和氢氰酸盐制备(参见卤代烃）2 酰胺失水(参见酰胺的制备）,一 羧酸衍生物与有机金属化合物的反应 二 羧酸衍生物的还原反应 三 酰卤-氢的卤化 四 烯酮的制备和反应 五 瑞佛马斯基反应 六 酯的热裂 七 酯缩合反应 八 酯的酰基化反应 九 酯的烷基化反应,第四节 羧酸衍生物的其它反应,一 羧酸衍生物与有机金属化合物的反应,eg 1:,R1MgX,R1Li,R12CuLi,R2Cd,RCOOH,RCOOMg,RRC=O,RCOX,RR12C-OH,RRC=O,RRC=O,RRC=O,RRC=O,RRC=O,RR12C-OH,(RCO

17、)2O*1,RCHO,1oROH,2oROH,3oROH,R2C=O,RCOOR”,RCN,RCONH2*2,同左,同左（慢）,同左（慢）,同左,同左（慢）,同左（慢）,2oROH,3oROH,同左,同左,羰基化合物与有机金属化合物的反应归纳,91%,eg 3:,88%,eg 2:,二 羧酸衍生物的还原反应,1. 一般还原反应的归纳：,还原试剂,反应物,反应条件,产物,（1）反应式：,（2）各类化合物还原反应的总结,（3）几点补充说明：,*1 关于酸酐还原的说明,+ NaBH4,0-25oC,DMF, 1h,*2 关于酰胺还原的说明,LiAlH4,LiAlH4,LiAlH4,LiAlH4,Li

18、AlH4,LiAlH4,H2O,H2O,RCH=NH,RCH=NR,RCH=NR2,+,RCH2NH2,RCH2NHR,RCH2NR2,H2O,H2O,H2O,RCH=O,RCH=O,RCH=O,(好控制）,(不好控制）,(不好控制）,加成-消除,加成,加成-消除,2. 特 殊 还 原 法,（1）酯的单分子还原：鲍维特-勃朗克还原,*1 定义：用金属钠和无水乙醇将酯还原成一级醇的反应称为鲍维特-勃朗克还原。,RCOOR1,RCH2OH + R1OH,Na-无水乙醇,*2 酯单分子还原的反应机理,（2）酯的双分子还原：酮醇反应（偶姻反应）,Na,惰性溶剂,H2O,*1 定义：在惰性溶剂中，用金属

19、钠将脂肪酸酯还原成-羟基酮的反应称为酮醇反应。,+ 2Na,2Na,-2RO-,H2O,偶联,偶合,互变异构,*2 酯双分子还原的反应机理,*3.酯双分子还原反应的应用,A 制备-羟基酮 B 制备-羟基环酮,C 制备索烃,三 酰卤-氢的卤化,请完成下列转换,反应机理：（将赫尔-乌尔哈-泽林斯基反应头尾除去）,KMnO4,(CH3CO)2O,C2H5OH,SOCl2,C2H5OH,Br2,四 烯酮的制备和反应,最简单的烯酮是乙烯酮。,CH2=C=O (乙)烯酮 CH3CH=C=O 甲基(乙)烯酮,2 烯酮的制备方法：,（1） -溴代酰溴脱溴,RCH=C=O + ZnBr2,Zn,1 定义 羧酸分

20、子内失水后的生成物称为烯酮。,（3） 甲基酮脱甲烷,（2） 羧酸的脱水,CH3COOH,AlPO4, 700oC,CH2=C=O,RCH2COOH,AlPO4, 700oC,-H2O,-H2O,RCH2=C=O,700-800oC,700-800oC,CH2=C=O,-CH4,-CH4,RCH2=C=O,3. 烯酮的反应,(2) 发生羰基的一般反应。 （两个键成正交，互不共轭，可各自进行反应）,CH2=C=O +,H-OHH-XHOOCR,CH3COOH,CH3COX,互变异构,互变异构,互变异构,(1) 形成亚甲基卡宾的反应,h,:CH2 + CO,氢加在氧上，其余部分加在碳上。,CH3CO

21、OR,CH3CONH2,互变异构,互变异构,互变异构,H2O,H-ORH-NH2RMgBr,CH2=C=O +,这也是乙烯酮的储存方式。,（3） 烯酮和甲醛的反应和乙烯酮的二聚,*1 乙烯酮与甲醛反应形成-丙内酯,*2 乙烯酮二聚形成取代的-丙内酯,ZnCl2,或AlCl3,*3 -丙内酯的开环反应,在中性或弱酸性条件下，通过烷氧键断裂开环（发生SN2反应），烷氧键断裂开环得到-取代羧酸。,CH3OH,+,NaCl,HCl,NaSH,NH3,H2O,H2O,CH3OH,CH3CN,ClCH2CH2COOH (91%),HSCH2CH2COOH (81%),H2NCH2CH2COOH,CH3OC

22、H2CH2COOH (73%),在碱性或强酸性条件下，通过酰氧键断裂开环（加成消除机制），生成-取代羧酸衍生物。,H+,五 瑞佛马斯基反应,醛或酮、-溴(卤)代酸酯、锌在惰性溶剂中互相作用，得到-羟基酸酯的反应称为瑞佛马斯基反应。,Zn,1 定义：,说 明1 反应需在惰性溶剂中进行；2 不能用BrMgCH2CO2Et代替BrZnCH2CO2Et；3 -溴代酸酯的-碳上的取代基空阻太大时， 反应不能进行。4 该反应定向性好。,2 反应机理,H2O,+,反应主要用来制备：1. -羟基酸酯, 2. -羟基酸 , 3. , -不饱和酸酯4. ,-不饱和酸以及由它们衍生的化合物。,3 反应的应用,应用不

23、超过4个碳的醇合成,实 例,六 酯的热解（裂）,酯在400500的高温进行热裂，产生烯和相应羧酸的反应 称为酯的热解。,CH3COO-CH2CH2-H,CH3COOH + CH2=CH2,400-500oC,（1）定义：,1 酯的热解,*1 消除反应是通过一个六中心过渡态完成的。,CH3COOH +,六中心过渡态,*2 反应机理说明：消除时，与-C相连的酰氧键和与-C相连的H处在同一平面上，发生顺式消除。,（2） 反应机理：,eg 1.,顺式消除,顺式消除,500oC,500oC,主要产物,全重叠式,部分重叠式,*3 部分重叠式构象比全重叠式构象稳定，因此以部分重叠式构象进行顺式消除而得到的反

24、型产物占多数。,CH2=CHCH2CH2CH3 + CH3CH=CHCH2CH3,eg 2.,500oC,*4 当-c两侧都有-H时，以空阻小，酸性大的-H被消除为主要产物.,主要产物,以 为起始原料，制备 和,eg 3.,CH3COCl,-H+,500oC,H+,重排,+ CH3COOH,环外双键,环内双键,eg 4. 以CH3CH2CH2CH2OH为原料合成CH3CH2CH=CH2,CH3CH2CH2CH2OH,CH3CH=CHCH3,CH3CH2CH=CH2,HOAc,CH3COOCH2CH2CH2CH3,500oC, 100%,末端烯烃,H+,合成：,NaOC2H5,PhCH2Cl,N

25、aOC2H5,H+,H+,NaOC2H5,CH3I,eg 5.,（1） 碳酸及其衍生物；（2） 原（某）酸及其衍生物简解；（3） 黄原酸酯及其衍生物。,2 碳酸，原(某)酸和黄原酸及其衍生物,保留一个羟基的碳酸衍生物均不稳定，易分解。,CO2 + HCl,CO2 + EtOH,CO2 + NH3,碳酸,（1） 碳酸及其衍生物,-HCl,ROH,NH3,ROH,RNH2,RN=C=O,RNH2,(C2H5)3N,C6H5SO2Cl,RN=C=NR,NH3,-HCl,O=C=NH,HO-CN,NH3,碳二亚胺,光气,氰酸,异氰酸,异氰酸酯,CCl4 + 2SO3,碳酸衍生物的制备及介绍,二个羟基均

26、被取代的碳酸衍生物十分有用。,（2）原（某）酸及其衍生物简解,碳酸 原碳酸 甲酸 原甲酸 原(某)酸 原(某)酸 三酰氯 三甲酯,原甲酸 三乙酯的制备和应用,HCOOC2H5 + 2C2H5OH,HCCl3 + 3C2H5ONa,H3O+,R2C(OC2H5)2 + HCOOC2H5,RCH2CH(OC2H5)2 +C2H5OMgX,RCH2MgX,R2C=O,缩醛,缩酮,（3）黄原酸酯及其衍生物,黄原酸 烷基黄原酸盐 烷基黄原酸甲酯,*2黄原酸酯的制备,ROH + CS2 + NaOH,CH3I,*1黄原酸酯及其衍生物,*3 黄原酸酯的热裂,170oC,CH3SH + O=C=S,顺式消除,

27、+,*4 实 例,碱,1. 克莱森缩合反应,（1）定义：具有-活泼氢的酯，在碱的作用下,两分子酯相互作用，生成-羰基酯,同时失去一分子醇的反应。,七 酯缩合反应,（2）反应机理,（3）在强碱作用下的酯缩合反应,只有一个-H，必须用强碱作催化剂，才能使反应进行。,在强碱作用下酯缩合的反应机制,2. 混合酯缩合,（1）甲酸酯,醛基,RO-,NaH,0-25oC,H2O,NaBH4,C2H5OH 25oC,*1. 甲酸酯中含有醛基、催化剂碱性不能太强，产率不高. *2. 是在分子中引入甲酰基的好方法. *3. 如果用一个环酯和甲酸酯缩合，不能用RO-做催化剂， 否则会发生酯 交换而开环.,讨 论,*

28、1. 一个酯羰基的诱导效应，增加了另一个酯羰基的活性， 反应顺利，产率好。*2. 羰基活性好，所以催化剂的碱性不用太强。*3. 在合成上用来制备 丙二酸酯或-取代的丙二酸酯。 -羰基酸。,（2）草酸酯,丙二酸酯,-羰基酸,*1. 羰基活性差，选用强一些碱作催化剂。*2. 在合成上用来制备丙二酸酯或-取代的丙二酸酯。,(3) 碳酸酯,*1. 羰基活性差，选用强碱作催化剂。*2. 在合成上，主要用于在-C上引入苯甲酰基。,(4) 苯甲酸酯,（5）实 例 剖 析,eg 1. 选用合适原料制备,eg 2. 选用合适的原料制备,合成二：,HCOOEt + C6H5CH2COOEt,EtONa,70%,合

29、成一：,EtOOC-COOEt + C6H5CH2COOEt,EtONa,-CO,175oC,+ C6H5CH2COOEt,EtONa,合成：,eg 3. 选用合适的原料合成,逆合成分析,-CO2,EtO-,H+,H+,OH-,eg 4. 选用合适的原料合成,逆合成剖析：,具体合成：,3 酮 酯 缩 合,从理论上分析，有可能生成四种化合物。,NaH,EtO-,EtO-,NaH,H2O,H2O,H2O,H2O,-CO,酮酯缩合,实 例,实例 1. 选用合适的原料合成,酯缩合,C6H5COOC2H5 + CH3COOC2H5,1NaH,1NaH,2H+,2H+,-CO,NaH,实例 2,NaH/E

30、t2O,40-55oC,酸性大，空阻小对动力学有利。,稳定性好，对热力学有利。,51%,9%,4 狄 克 曼 酯 缩 合 反 应,二元酸酯若分子中的酯基被四个以上的碳原子隔开时，就发生分子中的酯缩合反应，形成五员环或更大环的酯，这种环化酯缩合反应称为狄克曼酯缩合。,实例 1,实例 2,实例 3,实例 4,实例 5,发生分子内酮酯缩合时, 总是倾向于形成五元环、六元环。,八 酯的酰基化反应,反应在无质子溶剂中进行。,一元酸酯在强碱作用下，可与酰氯或酸酐进行反应，而在-C上引入酰基，这称为酯的酰基化反应。,一元酸酯在强碱作用下，与卤代烷发生反应，在-C上引入烷基，这称为烷基化反应。,九 酯的烷基化

31、反应,反应在无质子溶剂中进行。,第五节 与酯缩合、酯的烷基化、酰基化相类似的反应,一 酮的类似反应总述二 酮的烃基化反应三 酮的酰基化反应四 酮经烯胺烷基化、酰基化五 醛的烃基化反应,一 酮的类似反应总述,RX,B:,RCOOC2H5,亲核加成,亲核取代,醇醛缩合,酮的烷基化反应,酮的酰基化反应,二 酮的烃基化反应,eg 2,1. 只有一种-H的酮的烃基化反应,*1. 为了在反应中抑制aldol反应，使用足够强的碱（如NaNH2、 Ph3CNa、NaH）将反应物迅速地全部变为碳负离子*2. 反应要在非质子溶剂中进行。*3. 烷基化反应主要在碳端发生（C亲核性强，软-软）,eg 1,2. 有两种

32、-H的不对称酮的烃基化反应,(1) 用LDA处理，得动力学控制产物,(2) 用三甲基氯硅烷和锂盐处理，得热力学控制产物,ROH + Me3SiCl,ROSiMe3,ROH + Me3SiOH,-HCl,Et3N,25oC,H3O+,DMF 回流,Et3N Me3SiCl,78%,22%,蒸馏分离,CH3Li,-Me4Si,RX,三 酮的酰基化反应,1. 酮酯缩合是可逆的，酮与酰卤、酸酐的反应是不可逆的。2. 酸酐、酰卤和空阻大的酯要用强碱催化，在非质子溶剂 中进行反应。3. 烯醇负离子是两位负离子，要使酰基化反应在碳端发生， 烯醇负离子必须过量。4. 对于不对称酮，有热力学控制与动力学控制两种

33、酰基化 产物，通常，空阻大的碱、强碱、低温、非质子溶剂有 利于动力学产物产生。,四 酮经烯胺烷基化、酰基化,含有下边结构的化合物称为烯胺，N上有氢的烯胺是不稳定的， N上没氢的烯胺是稳定的。,1 烯胺结构：,（1）不对称酮形成烯胺时，双键总是在取代基较少的地方形成。,（2）能形成共轭体系时，双键在共轭处形成。,五原子重叠，空阻大。,稳定的烯胺是含-H的酮与二级胺在酸催化下反应来制备的。,2 烯胺制备：,3. 烯胺的反应,烯胺具有双位反应性能,（1 ） 烯胺的烃基化反应,互变异构,使用活泼卤代烷如碘甲烷、烯丙型卤化物、苯甲型卤代物等主要发生碳烃基化产物。,烃基化反应既可以在氮上发生也可以在碳上发

34、生。,酰基化反应一般在碳上发生,（2）烯胺的酰基化反应,溶剂不同，产物不同，在非质子溶剂中得一取代产物，在质子溶剂中得二取代产物。,（3）与,-不饱和酸、酯、腈等发生反应,C2H5OH,+,H+,CH2=CH-COOCH3,H3O+,2CH2=CH-COOCH3,H3O+,二氧六环,（4）烯胺在合成中的应用实例,*1. 制备长链脂肪酸,*2. 制备长链的二元羧酸,五 醛的烃基化反应,但如能在反应前将醛基予以保护，则烷基化反应还是可以发生的。,醛在碱性条件下，易发生羟醛缩合反应，所以很难使它通过负碳离子直接发生烷基化、酰基化反应。,RR”CHCH=NR,RCH2CHO,RCH2CH=NR,RCH

35、CH=NR,RR”CHCHO,H+,RNH2,C2H5MgX,or LDA,R”X,第六节 -二羰基化合物的特性及应用,一 -二羰基化合物的酸性及判别二 -二羰基化合物的烷基化、酰基化三 -二羰基化合物的酮式分解和酸式分解四 -二羰基化合物在合成中的应用实例,一 -二羰基化合物的酸性及判别,化合物 pKa 烯醇式含量CH3COCH3 20 1.510-4(痕量)H2O 16ROH 15EtO2CCH2CO2Et 13.3 7.710-3NCCH2CO2Et 9 2.510-1CH3COCH2CO2Et 10.3 7.3(纯液态)，气态46.1%, 水0.4% CH3COCH2COCH3 9 7

36、6.5C6H5COCH2COCH3 99 100,*表中的烯醇式含量均在纯净液态（无溶剂）下测定。,碳负离子可以写出三个共振式,(1) (2) (3),酮式（92.5%）41oC/2.66barmp -39oC,烯醇式（7.5%）32oC/2.66bar,在极强碱的作用下，可以形成很不稳定的双负离子,二 -二羰基化合物的烷基化、酰基化,1 乙酰乙酸乙酯的-烷基化、 -酰基化2 乙酰乙酸乙酯的-烷基化、 -酰基化3 -二酮的-烷基化、-酰基化,1 乙酰乙酸乙酯的-烷基化、 -酰基化,CH3COOC2H5,C2H5ONa,-C2H5OH,Na+,CH3I,NaH,-H2,Na+,CH3COCl,-

37、二羰基化合物的Na盐在非质子溶剂中不溶，为了改善盐的溶解性能，用可溶性的镁盐代替不溶性的钠盐。,方法一：,方法二：,用可溶性的镁盐代替不溶性的钠盐。,C2H5OH + Mg + CH2(COOC2H5)2,C2H5OMg + -CH(COOC2H5)2,CCl4,C2H5COCl,2 乙酰乙酸乙酯的-烷基化、-酰基化,or 用RLi，惰性溶剂,NH3(液),NaNH2,Na+,NaNH2,NH3(液),1mol RX,1mol RX,1mol RCOX,1mol,1mol RCOOEt,1mol RCOX,NH4Cl or H2O,3 -二酮的-烷基化、-酰基化,*烷基化用NaNH2-NH3(

38、l)，酰基化用RLi-惰性溶剂其它的-二羰基化合物(如-二酮)也能发生同样的反应。 例如:,H3O+,2 NaNH2,NH3(l),n-C4H9Br,对于不对称的-二酮，有两个位，反应总是在质子酸性较大的r位发生。例如：,2 NaNH2,NH3(l),NH4Cl,RX,三 -二羰基化合物的酮式分解和酸式分解,1 乙酰乙酸乙酯的酯缩合逆反应2 乙酰乙酸乙酯的酮式分解3 乙酰乙酸乙酯的酸式分解,1 乙酰乙酸乙酯的酯缩合逆反应,+,C2H5O-,2 乙酰乙酸乙酯的酮式分解,乙酰乙酸乙酯的,H+,-CO2,-OH（稀）,3 乙酰乙酸乙酯的酸式分解,H2O,H2O,C2H5OH,-OH（浓）,四 -二羰

39、基化合物在合成中的应用实例,eg 1: 以乙酸乙酯为原料合成4-苯基-2-丁酮,CH3COOC2H5,RONa (1mol),C6H5CH2Cl,1 稀OH -,2 H+,-CO2,eg 2: 选用不超过4个碳的合适原料制备,2 CH3COOC2H5,C2H5ONa,C2H5ONa,Br(CH2)4Br,分子内的亲核取代,稀-OH,H+,-CO2,eg 3: 乙酰乙酸乙酯与BrCH2CH2CH2Br在醇钠作用下反应， 主要得到 而不是 。请解释原因。,吡喃衍生物（主要产物）,有张力,无张力,慢,主要,稀,eg 4: 制备,H+,NaOEt,EtOH,NaOEt,EtOH,CH3I,CH3CH2

40、CH2Br,OH-（浓）,+ CH3COOH,酸式分解,eg 5: 选用合适的原料制备下列结构的化合物。,eg 6: 如何实现下列转换,(CH3)3SiCl,蒸馏分离,1mol n-C4H9Br,CH3Li,n-C4H9Br,C2H5ONa,HCOOC2H5,(2mol) KNH2,NH3(l),OH-,引入醛基的目的是帮助定向。, -烷基化,eg 7: 如何实现下列转换,合成一：,合成二：,+,对甲苯磺酸,H3O+,LDA,THF -70oC,*1. 引入醛基的目的是为了使反应能定向进行。*2. 若-二羰基化合物中的一个羰基是醛基，则在稀碱 存在下，也能发生酮式分解。,合成三：,CO2 +

41、H2,C2H5ONa,HCOOC2H5,1mol KNH2,NH3(l),OH-,OH-,+ HCOOH,-,ROH,ROH,CH2(CO2Et)2,2EtO-,EtOH,BrCH2(CH2)nCH2Br,OH-,H+,-CO2,SOCl2,CH2(CO2Et)2,2EtO-,eg 8：合成螺环化合物,还原,I2在 eg 9中的作用,2 CH2(CO2Et)2,2 EtO-,BrCH2CH2CH2Br,CH(CO2Et)2,CH(CO2Et)2,2 EtO-,H+,I2,OH-,Eg 9： 用简单的有机原料合成,CH3CHO + 3CH2O,2 CH2(COOEt)2 +,(螺环二元羧酸),(HOCH2)3C-CHO,-CO2,EtO-,HO-,H+,HO-,HO-,HBr,eg 10 用简单的有机原料合成,浓,Eg 11 用简单的有机原料合成,CH2(CO2Et)2,EtO-,分子内酯交换,EtO-,分子内酯交换,